熱と気体の過去問

気体の性質について正しいのはどれか。

a: 気体定数は、気体の種類によって異なる。

b: 理想気体ではボイル・シャルルの法則が成り立つ。

c: 理想気体では圧力と体積の積は絶対温度に比例する。

d: 一定量の理想気体を一定体積に保つとき、温度を10°Cから100°Cに変化させれば、圧力は10倍になる。

e: 理想気体では圧力と温度のみから体積が求められる。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

熱容量と比熱について誤っているのはどれか。

1: 1gの物体の温度を1°C上昇させるのに必要な熱量を比熱という。

2: 体積と比熱が等しく密度の異なる二つの物体では、密度の大きい物体の方が熱容量は大きい。

3: 熱容量が等しく温度の異なる二つの物体を接触させると、熱平衡に達したとき、この二物体はそれぞれの最初の温度の平均の温度となる。

4: 温度の等しい二つの物体を接触させると、比熱の大きい物体から比熱の小さい物体に熱が移動する。

5: 一定の質量の気体の熱容量は、圧力や体積によって異なる。

熱力学について正しいのはどれか。

a: 運動エネルギーをすべて熱に変換することはできない。

b: 熱は完全に仕事に変換することができる。

c: 熱が仕事に変換されるとき、エネルギー保存の法則は成り立たない。

d: 不可逆過程においても、エネルギー保存の法則が成り立つ。

e: 摩擦や熱伝導を伴う現象は不可逆変化である。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

圧力Ｐ、体積Ｖ、絶対温度Ｔ、気体定数Ｒとしたとき、ボイル・シャルルの法則ＰＶ＝ｎＲＴの中のｎの意味として正しいのはどれか。

1: 気体の分子量

2: 気体の物質量(モル数)

3: 気体分子の原子数

4: 標準状態の気体密度

5: アボガドロ数

20℃、100 g の水を1分間加熱して30℃とするために必要な仕事率[W]はどれか。ただし、水の比熱は4.2J/(g･℃)とする。

1: 7

2: 42

3: 70

4: 420

5: 700

同じ質量で20℃の物体を37℃まで加熱するために必要な熱エネルギーが最も大きいのはどれか。

1: 水

2: タンパク質

3: 脂 質

4: リン酸カルシウム

5: ステンレス

図のように長さL、一様な断面積A熱伝導率kの直方体の物体におい　て、面aの温度がθ1、面bの温度がθ2である。t秒間に移動する熱量Qについて誤っているのはどれか。ただし、熱量は面aから面bへのみ移動する。

1: 熱伝導率kに比例する。

2: 断面積Aに比例する。

3: 時間tに比例する。

4: 温度差θ1-θ2に比例する。

5: 長さLに比例する。

体積30Lの容器内に理想気体が圧力100kPa、温度27℃ で入っている。気体の温度を127℃まで上げて体積を40Lにしたとき容器内の圧力 [kPa] はどれか。

1: 0

2: 10

3: 35

4: 100

5: 350

線膨張係数が1.2×10-5K-1で長さ2.0mの鉄の棒の温度を10℃増加させたとき、この鉄の棒の伸び［μm］はどれか。

1: 2.4

2: 12

3: 60

4: 240

5: 600

図のようにシリンダ内の気体の圧力P、絶対温度T、容積Vが与えられている。シリンダ内をヒータによって加熱して絶対温度が 400K、圧力が 20kPa になったときの容積 ［m3］ はどれか。

1: 0.05

2: 0.12

3: 0.2

4: 0.45

5: 0.8

圧力が一定のもとで、水の温度を 37℃ から 20℃ にしたときの水に溶け込む酸素と二酸化炭素の溶解度の変化について正しいのはどれか。

1: 酸素と二酸化炭素の溶解度はどちらも減少する。

2: 酸素と二酸化炭素の溶解度はどちらも増加する。

3: 酸素の溶解度は増加し、二酸化炭素の溶解度は減少する。

4: 酸素の溶解度は減少し、二酸化炭素の溶解度は増加する。

5: どちらの溶解度も変化しない。

25℃の水3Lを 500 W のヒータで加熱して 37℃ にするのに必要なおよその時間［s］はどれか。ただし、ヒータの出力の 80 % が加温に使われ、水の比熱は 4.2 kJ/(kg・ K）とする。

1: 300

2: 380

3: 630

4: 930

5: 1200

20℃ の水9.9kgに90℃に熱した1.0kgの鋼球を沈めたとき、平衡状態の温度[℃]はどれか。ただし、鋼の水に対する比熱を0.1とする。

1: 19

2: 20.7

3: 26.4

4: 28.8

5: 32

環境と熱伝達メカニズムとの組合せで誤っているのはどれか。

1: 重力下・空気中 --------------------- 対 流

2: 重力下・真空中 --------------------- 放 射

3: 無重力・空気中 --------------------- 対 流

4: 無重力・真空中 --------------------- 放 射

5: 無重力・固体内部 ------------------- 伝 導

熱の移動について正しいのはどれか。

a: 熱は真空中を放射によって伝わる。

b: 空気は水よりも熱伝導率が大きい。

c: 液体中では対流による熱の移動はない。

d: 血液は体内で熱を移動させる。

e: 脂肪組織は筋組織よりも断熱効果が大きい。

1. a b c　2. a b e　3. a d e　4. b c d　5. c d e

理想気体の入ったシリンダーが1気圧の大気中にあり、気体の温度が127℃のときL=20cmである。加熱してL=50cm となるときの気体の温度[℃]はどれか。ただし、ピストンの摩擦は無視できるものとする。

1: 327

2: 427

3: 527

4: 627

5: 727

27℃、1気圧で1Lの理想気体を加熱し、127℃、2気圧としたとき、気体の体積［L]はおよそいくらか。（医用機械工学）

1: 0.5

2: 0.67

3: 1.3

4: 2

5: 2.4

50℃の水10 kg に20℃の水を加えて水温を40℃とした。加えた20℃の水の質量［kg］はどれか。（医用機械工学）

1: 0

2: 5

3: 10

4: 50

5: 100

熱の移動について正しいのはどれか。

a: 伝導の大きさは物質によって異なる。

b: 真空中に置かれた物体内では伝導は起こらない。

c: 空気の対流は無重力状態でも起こる。

d: 黒いものがよく暖まるのは対流による。

e: 太陽光線に当たると暖かく感じるのは放射による。

1. a b　2. a e　3. b c　4. c d　5. d e

20℃、100gの水を1分間加熱して30℃とするために必要な仕事率[W]はどれか。ただし、水の比熱は4.2J/(g･℃)とする。

1: 7

2: 42

3: 70

4: 420

5: 700